CC BY
6
_ВЕСТНИК ПНИПУ_
2023 Химическая технология и биотехнология № 1
DOI: 10.15593/2224-9400/2023.1.05 Научная статья
УДК 674.81
А.В. Артемов, А.В. Вураско, А.С. Ершова
Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИСХОДНОГО ПРЕСС-СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИКА БЕЗ СВЯЗУЮЩЕГО НА ОСНОВЕ ШЕЛУХИ РИСА
Анализ литературных и экспериментальных данных показывает возможность полноценного использования отходов сельского хозяйства и агропромышленного комплекса с целью получения различных материалов на их основе. Данным подходом решается комплексный вопрос по утилизации невостребованных лигноцеллю-лозосодержащих отходов с получением современных материалов на их основе. Объектом данного исследования являлись пластики без связующих веществ (ПБС) на основе пресс-сырья в виде шелухи (плодовых оболочек) риса, подвергнутого химической обработке. Обработка исходного сырья осуществлялось 0,4 н. раствором гид-роксида натрия в течение 20 мин в модульно-расширяемом лабораторном реакторе. По результатам определения компонентного состава исходного и химически обработанного сырья было установлено увеличение содержания лигнина и целлюлозы, которые принимают участие в процессах образования материала на основе ПБС и предопределяют его физико-механические свойства. Проанализированы результаты испытаний физико-механических свойств полученных образцов: наблюдается повышение прочностных показателей и снижение показателей водостойкости. На основании экспериментальных данных сделаны выводы о влиянии на формирование материалов на основе ПБС самой структуры исходного пресс-сырья, подверженного щелочной обработке. Установлены закономерности биоразложения ПБС: проведена оценка биоразлагаемости образцов по потере массы и визуальная оценка по результатам микроскопирования лицевой поверхности при выдержке в почвогрунте за 90 суток. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесообразности предложенных работ, так как из растительного сырья, подверженного щелочной обработке, можно получать изделия повышенной прочности, с низкой водостойкостью, которая обусловливает приверженность к деструкции в естественных условиях данных материалов.
Ключевые слова: пластик, лигноцеллюлозные отходы, шелуха риса, физико-механические свойства, биоразложение.
A.V. Artyomov, A.V. Vurasko, A.S. Ershova
Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russian Federation
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF PRELIMINARY CHEMICAL TREATMENT OF THE INITIAL PRESS RAW MATERIALS FOR THE PRODUCTION OF PLASTIC WITHOUT resins BASED ON RICE HUSK
The analysis of the literature and experimental data shows the possibility of full-fledged use of agricultural waste and agro-industrial complex in order to obtain various materials based on them. This approach solves the complex issue of disposal of unclaimed ligno-cellulose-containing waste with the production of modern materials based on them. The object of this study was plastics without resins (PWR) based on press raw materials in the form of husks (fruit shells) of rice subjected to chemical treatment. The processing of the feedstock was carried out 0.4 n. sodium hydroxide solution for 20 minutes in a modularly expandable laboratory reactor. According to the results of determining the component composition of the initial and chemically treated raw materials, an increase in the content of lignin and cellulose was established, which take part in the processes of formation of a material based on PWR and predetermine its physical and mechanical properties. The results of tests of the physical and mechanical properties of the obtained samples are analyzed: an increase in strength indicators and a decrease in water resistance indicators are observed. Based on experimental data, conclusions are drawn about the influence of the structure of the initial press raw materials exposed to alkaline treatment on the formation of materials based on PWR. The regularities of the biodegradation of PWR were established: the biodegradability of samples by weight loss was assessed and a visual assessment was carried out based on the results of microscopy of the leaf surface when kept in the soil for 90 days. The results of the conducted studies indicate the expediency of the proposed works, since it is possible to obtain products of increased strength and low water resistance from plant raw materials subjected to alkaline treatment, which causes adherence to the destruction of these materials in natural conditions.
Keywords: plastic, lignocellulose waste, rice husk, physical and mechanical properties, bio-decomposition.
Сегодня в Российской Федерации большое внимание уделяют вопросам вторичной переработки отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот в качестве дополнительного источника сырья. Это касается практически всех отраслей промышленности в стране.
Недостаточное внимание уделяется отходам сельского хозяйства в виде растительных остатков культурных растений. Чаще всего данные отходы либо остаются на сельскохозяйственных полях, либо подвергаются сжиганию.
Сегодня потенциал сельскохозяйственных отходов реализуется в некоторых видах продукции и изделий на их основе, например:
• древесно-композиционные материалы [1-3];
• сорбционные материалы [4, 5];
• биологически активные вещества [6, 7].
Одним из перспективных направлений по утилизации невостребованных отходов лесного и сельского хозяйства в виде вторичного лигноцеллюлозного сырья является получение пластиков на их основе либо использование в качестве наполнителя для получения композиционных материалов [8].
Использование разных видов наполнителей растительного происхождения в производстве полимерных композиционных материалов с термопластичной полимерной матрицей широко исследуется учеными многих стран, но пока практическое применение нашли только шелуха и солома некоторых злаковых культур [9-12].
В нашей стране в настоящее время использование рисовой шелухи (плодовых оболочек) ограничено (хотя предложений по ее использованию в научной и технической литературе очень велико), и объемы образования в виде отходов могут достигать до 200 тыс. т в год в развитых сельскохозяйственных районах страны и до 90 тыс. т в год в районах с ограниченными возможностями развития сельского хозяйства [13-16].
Пластики без добавления связующих веществ (ПБС) возможно получать из любого растительного сырья (например, лиственные и хвойные породы древесины, однолетние растения) [17, 18], при этом важную роль в образовании ПБС играет содержание лигнина и гемицеллюлоз в исходном сырье [19].
Лигнинное вещество коллоидное, и при определенных условиях (рН в растворе, температуры и давления прессования, размера частиц и т.д. [20, 21]) оно может служить связующим веществом. Термореактивные фенольные смолы, известные как резолы, получают с использованием щелочного катализатора [22, 23].
Деструкция и конденсация лигнина под влиянием кислот и оснований идут одновременно. Эти процессы взаимосвязаны и конкурируют друг с другом. При нагревании лигнина с водой и разбавленными кислотами, с одной стороны, происходит фрагментация лигнина, а с другой стороны - конденсация с образованием «фенольного полимерного вещества» [24].
Для улучшения эксплуатационных и технологических свойств прессованной древесины и пластиков на основе мелких частиц древесины широко используется химическая модификация (серной и соля-
ной кислотой, хлором, едким натром, моносульфитом и др.) [20]. Химические вещества либо выступают в роли реагентов, обусловливающих «плавление» полисахаридов и экстрактивных веществ и «размягчение» лигнина, либо создают среду, в которой происходят процессы поликонденсации и полимеризации [21].
При производстве древесных пластиков (ДСтП, ДВП, МДП) широко используется аммиак. Водный раствор аммиака является умеренно основным с рН при нормальных условиях 10,2. Под действием аммиака древесные частицы становятся более мягкими, они легче деформируются, образуя более тесный контакт между собой.
В работе [25] показано влияние обработки аммиаком (5,8 %) и добавки фенолформальдегидного связующего (2,5 %) на свойства ПБС из сосновых частиц размером менее 2 мм, с влажностью 10 %, отпрессованных при давлении 5 МПа, температуре 180-220 °С и выдержки 2 мин/мм толщины плиты. Было установлено, что пластик из древесных частиц, обработанных аммиаком, имеет прочность при изгибе на 68 % больше, чем пластик из частиц, не обработанных аммиаком, и равен прочности пластика со связующим. Водопоглощение и разбухание древесного пластика из частиц, обработанных аммиаком, меньше, чем у пластика без добавления аммиака и пластика с добавкой связующего.
Установлена [25] зависимость свойств пластика из древесных частиц сосны, обработанных аммиаком (3-9 %) и отпрессованных при температуре 180-220 °С, от влажности пресс-сырья. С увеличением влажности исходного пресс-материала происходит увеличение прочности при изгибе и снижение разбухания образцов получаемого пластика.
Было показано [22], что продолжительность обработки 26%-м водным раствором аммиака в количестве 10 % от массы древесных частиц перед их обработкой фенолформальдегидной смолой СБС-1 оказывает влияние на текучесть пресс-массы и свойства полученного пластика МДП. Экспериментальные данные показывают, что аммиак пластифицирует древесину, она лучше течет и уплотняется. Оптимальным временем обработки древесных частиц аммиаком можно считать 2 ч. При этом текучесть увеличивается с 27 до 57 мм, плотность - с 1300 до 1360 кг/м3, прочность при изгибе - со 105 до 150 МПа.
Недостаточно изученным является возможная химическая модификация пресс-сырья с помощью щелочной обработки. В настоящее время щелочную обработку используют для получения целлюлозы, осуществляя предварительную делигнификацию.
Варка растительного сырья в щелочной среде позволяет удалять минеральные компоненты и часть лигнина. При этом происходит набухание клеточных стенок волокон растительного сырья, что приводит к разрыхлению структуры материала [26].
В данной работе предлагается рассмотреть процессы щелочной обработки растительного сырья (на примере шелухи риса) с целью активации соединений лигнина и получения пластиков на их основе с более высокими физико-механическими свойствами.
Цель работы заключается в исследовании влияния щелочной обработки пресс-сырья на физико-механические свойства ПБС на основе недревесного растительного сырья в виде шелухи риса.
Актуальностью данного исследования является научный задел выработки предложений по решению вопросов утилизации отходов в виде отходов растениеводства с получением современных эксплуатационных материалов и изделий, обладающих способностью к биоразлагаемости.
Экспериментальная часть. В качестве исходного пресс-сырья использовались растительные остатки из Краснодарского края в виде шелухи риса (плодовые оболочки) урожая 2015 г.
Шелуха промывалась холодной водой для удаления пыли и минеральных примесей и высушивалась при комнатной температуре. Далее сырье измельчалось в промышленной мельнице и фракционировалось на сите.
Для определения среднего фракционного состава были исследованы различные партии композиций, полученных при фракционировании.
Средний фракционный состав распределяется следующим обра-
зом (%)
остаток на сите с отверстием диаметром > .„5,2 мм 1,4 ""I
5,2.
.2,8 мм 1,
У 8,9
2,8.1,3 мм 2,1 1,3.0,7 мм 3,6 J 0,7.0,4 мм 60,0 0,4.поддон 31,1
В работе использовалось пресс-сырье с фракциями 0,7 мм и менее, которое составляет 91 %.
Химическая (щелочная) обработка исходного пресс-сырья осуществлялась в лабораторной реакторной системе марки LR.-2.ST, включающей в себя основание, телескопический штатив, верхнеприводную мешалку, кронштейн для крепления верхнеприводной мешал-
ки, реакторный сосуд (рис. 1). Модульно-расширяемый лабораторный реактор LR.-2.ST предназначен для оптимизации и воспроизведения химических реакционных процессов, а также для перемешивания, диспергирования и гомогенизации в лабораторных масштабах.
Рис. 1. Лабораторная реакторная система LR-2.ST: 1 - двустенный реакторный сосуд со сливным клапаном; 2 - крышка; 3 - привод; 4 - штатив
Предварительная обработка растительного сырья осуществлялось водным раствором 0,4 н^аОН (расход щелочи 9,6-48,0 % от а.с.с.) при гидромодуле 1:10. Продолжительность обработки составляло 20 мин при температуре 90 °С (продолжительность подъема температуры -15 мин). К промытому сырью добавлялся необходимый объем надук-сусной кислоты (НУК) в соответствии с выбранным гидромодулем в зависимости от исходного сырья 1:7,5...1:10 и расходом к абсолютно сухому сырью (а.с.с.) 0,4-0,8 г/г а.с.с.
У полученного пресс-сырья, подверженного щелочной обработке, был определено содержание лигнина (по ГОСТ 11960) и целлюлозы (Кюршнера-Хоффера). Параллельно были определены данные компоненты в пресс-сырье неподверженного щелочной обработке (контроль).
Методом компрессионного горячего прессования в закрытой пресс-форме были получены образцы-диски диаметром 40 мм и толщиной 2 мм. Образцы ПБС были получены в пяти параллельных опытах (п = 5).
Условия получения образцов:
• давление прессования 40 МПа;
• температура прессования 170 °С;
• продолжительность прессования 10 мин;
• продолжительность охлаждения под давлением 10 мин;
• продолжительность кондиционирования полученных образцов 24 ч.
Исходная влажность пресс-материала составляла 6,2 %.
У полученных образцов после кондиционирования при комнатных условиях были определены физико-механические свойства. Испытания образцов на физико-механические свойства проводились согласно ГОСТ 4670-2015, ГОСТ 4650-2014, ГОСТ 10634-88 с использованием поверенного оборудования (разрывная машина модели 2166 Р-5, твердомер марки БТШПСП У42, прибор «Динстат-Дис»). Полученные результаты испытаний во всех параллельных опытах (п = 5) были проверены на грубые промахи (по О-критерию).
Оценка биоразлагаемости материалов проводилась по изменению массы и линейных размеров (толщины) образцов и морфологических характеристик (внешнего вида) при экспозиции их в почвогрунте. В качестве почвогрунта был принят грунт для рассады (ТУ 0392-001-59264059-03).
Время выдержки образцов в почвогрунте при комнатной температуре (20±2 °С) и средней влажности грунта 60 % составило 90 сут. После экспозиции (через каждые 30 сут) образцы изымались из грунта, промывались и высушивались при комнатной температуре в течение суток. У высушенных образцов определялись масса и толщина, проводилось микроскопирование лицевой поверхности для оценки изменения морфологических характеристик. Микроскопирование проводилось при увеличении 1:400 с помощью микроскопа «Микромед 3».
Результаты и обсуждение. Содержание лигнина и целлюлозы в составе исходного пресс-сырья представлены в табл. 1.
Таблица 1
Содержание лигнина и целлюлозы в составе исходного пресс-сырья на основе шелухи риса
Показатель Необработанное сырье (контроль) Обработанное сырье
Лигнин 18,4 22,3
Целлюлоза 37,2 49,4
Итого 55,6 71,7
Предварительная щелочная обработка пресс-сырья приводит к увеличению содержания лигнина и целлюлозы (см. табл. 1). Содержание
лигнина увеличивается на 22,2 %, целлюлозы - на 32,4 %. Абсолютное увеличение данных показателей составляет 3,9 и 12,2 % соответственно.
Таким образом, можно говорить, что щелочная обработка пресс-сырья приводит к увеличению содержания лигнина, а именно к частичной деструкции и растворению углеводов. Лигнин при данной щелочной обработке разрушается незначительно, что приводит к изменению соотношения между углеводной и ароматической частями [26].
Среднеарифметические результаты испытаний (п = 5) на физико-механические свойства образцов ПБС представлены в табл. 2.
Таблица 2
Физико-механические свойства ПБС на основе шелухи риса
Физико-механические свойства Пресс-сырье
контроль обработанное
Плотность, кг/м3 1057 1073
Прочность при изгибе, МПа 0,4 0,7
Модуль упругости при изгибе (по прогибу образца-диска), МПа 2880 3847
Водопоглощение за 24 ч, % 23 89
Разбухание по толщине за 24 ч, % 99,3 64,7
Ударная вязкость, кДж/м2 1,480 1,751
Данные табл.2 показывают, что у образцов ПБС на основе подверженного щелочной обработке шелухи риса достигаются наилучшие прочностные показатели (прочность при изгибе выше на 75 %, модуль упругости при изгибе по прогибу образца на 34 %), при этом происходит увеличение водопоглощения на 287 %.
Таким образом, можно говорить о том, что физико-механические свойства ПБС зависят от свойств самого наполнителя и вида его предварительной обработки, которые и будут предопределять свойства получаемого материала. Следовательно, свойства получаемого материала на основе ПБС зависят не от условий пьезотермической обработки исходного пресс-сырья, а от предварительной его трансформации, которая и будет обусловливать структурообразование ПБС и его свойства [19].
Результаты изменения массы и линейных размеров (толщины) образцов ПБС при их экспозиции в почвогрунте за 90 сут представлены в табл. 3. Данные табл. 3 показывают, что для необработанного сырья наблюдается равномерное снижение массы образцов за 60 сут. Среднее снижение массы для ПБС на основе необработанного сырья составило 53,5 %. Аналогично происходит и уменьшение толщины - на 18 % за 60 сут.
Таблица 3
Результаты испытаний на биоразлагаемость ПБС на основе шелухи риса*
Изменения (А, %) Продолжительность выдержки, сут
30 60 90 30 60 90
контроль обработанное сырье
Масса -50,0 -53,6 - +85,5 - -
Толщина -7,7 -18,1 - +47,0 - -
*«-» Образцы не были пригодны для испытаний или были разрушены в ходе испытаний.
Для образцов ПБС на основе обработанного сырья наблюдается первичное насыщение влаги: масса образцов после 30 сут выдержки в грунте возрастает на 85,5 %. При этом водонасыщение происходит по всей толщине материала - параллельно наблюдается увеличение разбухания образца по толщине до 47 % за 30 сут. Такое увеличенное поглощение избыточной влаги из почвогрунта обусловлено более высоким содержанием целлюлозы в обработанном пресс-сырье [18].
Результаты микроскопирования лицевой поверхности образцов ПБС по данным биоразлагаемости в почвогрунте за 60 сут представлены на рис. 2.
Рис. 2. Результаты микроскопирования лицевой поверхности образцов ПБС на основе необработанного (1) и обработанного (2) пресс-сырья после испытаний на биоразлагаемость: а - исходный образец ПБС; б - после 30 сут выдержки в почвогрунте; в - после 60 сут выдержки в почвогрунте
Результаты микроскопирования лицевой поверхности ПБС (см. рис. 2) показали, что выдержка в течение 60 сут в почвогрунте приводит к изменениям морфологических характеристик образцов: образцы на основе обработанного сырья имеют более выраженные внешние признаки разрушения, а именно эрозию, сколы, пигментацию и проч. Морфологические признаки биологической деструкции были наиболее выражены у образцов на основе пресс-сырья, подверженного щелочной обработке, изменения которых были выявлены по всей лицевой поверхности. Таким образом, ПБС на основе трансформированного сырья имеют более низкую биостойкость за счет увеличенного содержания в нем гидрофильных соединений (целлюлозы и гемицеллюлоз) [8].
Заключение. По результатам выполненного исследования можно сделать следующие выводы.
1. Предварительная щелочная обработка исходного пресс-сырья приводит к увеличению содержания лигнина в нем. Повышенное содержание лигнина в пресс-сырье способствует более качественному формированию материала на основе ПБС.
2. Анализ физико-механических свойств полученных образцов показал повышение прочностных показателей и снижение показателей водостойкости. На основании экспериментальных данных можно сделать вывод о влиянии на формирование материалов на основе ПБС самой структуры исходного пресс-сырья, которая была трансформирована щелочной обработкой.
3. За последующее время выдержки более 60 сут происходит полное разрушение образцов в грунте. Такое поведение образцов в грунте характерно для целлюлозосодержащих материалов. При этом у ПБС на основе обработанного пресс-сырья в результате первичного водонасыщения за счет большего количества содержания целлюлозы деструкция материала протекает более интенсивнее. Таким образом, можно говорить, что предварительная щелочная обработка способствует увеличению потенциала материала к биоразложению.
Выполненное исследование по изучению влияния предварительной химической обработки исходного пресс-сырья для ПБС на основе шелухи риса показало перспективность направления в получении материалов повышенной прочности с низкой водостойкостью, которая и обусловливает способность данных материалов к деструкции в естественных условиях.
Список литературы
1. Progress and challenges in sustainability, compatibility, and production of eco-composites: A state-of-art review / M.M.A. Nassar, K.I. Alzebdeh, T. Pervez [et al.] // J. Appl. Polym. Sci, 2021. - P. 1-31. DOI: 10.1002/app.51284
2. Composites of Wood and Biodegradable Thermoplastics: A Review / C.M. Chan, L.-J. Vandi, S. Pratt [et al.] // Polymer Reviews. - 2018. - No. 58. -P.444-494.
3. Processing Factors and Properties of Thermal Insulation Boards Made of Plant Fillers / I.V. Susoeva, T.N. Vakhnina, A.A. Titunin, V.E. Rumyantseva // Russian Forestry Journal. - 2022. - No. 4(388). - P. 185-197. DOI: 10.37482/ 0536-1036-2022-4-185-197
4. Study of technical cellulose as a matrix-sorbent to develop express analytic system for water safety control / T. Maslakova, A. Vurasko, I. Pervova [et al.] // Khimija Rastitel'nogo Syr'ja. - 2021. - No. 4. - P. 351-359. DOI: 10.14258/ jcprm.2021049485
5. Определение оптимальных параметров модификации целлюлозосодер-жащего сорбционного материала (листового каштанового опада) / А.В. Святчен-ко, Ж.А. Сапронова, С.В. Свергузова [и др.] // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2020. - № 52. - С. 40-49. DOI 10.17217/ 2079-0333-2020-52-40-49
6. Васильева А.А., Кутпанова Т.С., Панова Т.М. Изучение влияния биологически активных веществ корней имбиря на метаболизм дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. - 2020. - № 4. - С. 54-64. DOI: 10.15593/2224-9400/2020.4.05
7. Криохимическая переработка плодов облепихи крушиновидной с получением функциональных продуктов питания / А.А. Щеголев, О.Е. Бикти-мирова, Л.Г. Старцева, Ю.Л. Юрьев // Леса России и хозяйство в них. - 2021. -№ 1(76). - С. 53-57.
8. Получение полимерных материалов из вторичного лигноцеллюлоз-ного сырья / В.Г. Бурындин, А.В. Вураско, В.В. Глухих [и др.]; Урал. гос. ле-сотехн. ун-т. - Екатеринбург, 2022. - 188 с.
9. Полимерные композиты на основе вторичного сополимера пропилена с этиленом, наполненного рисовой шелухой / А.Р. Садритдинов, А.Г. Хус-нуллин, Е.М. Захарова, В.П. Захаров // Химическая промышленность сегодня. -2021. - № 1. - С. 22-27.
10. Особенности формирования биоразлагаемых композитов, наполненных рисовой лузгой / Е.Н. Подденежный, Н.Е. Дробышевская, А.А. Бойко [и др.] // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. - 2021. - № 4(87). - С. 50-57.
11. Полимерные композиционные материалы на основе полиуретана и шелухи овса / Д.Д. Чирков, А.Д. Кудрявцев, П.С. Захаров [и др.] // Деревообрабатывающая промышленность. - 2021. - № 1. - С. 90-98.
12. Полимерные композиты на основе полиолефинов и тонко измельченной ячменной соломы / А.А. Шабарин, А.М. Кузьмин, И.А. Шабарин,
B.В. Бутяйкин // Экология и промышленность России. - 2022. - Т. 26, № 7. -
C. 4-9. Б01: 10.18412/1816-0395-2022-7-4-9
13. Лысенко Ю.А., Чуев И.Н., Хрисониди В.А. Проблемы и перспективы рисоводства на примере Краснодарского края и Республики Адыгея // Фундаментальные исследования. - 2019. - № 4. - С. 66-70.
14. Нгиа Н.Х., Зенитова Л.А., Зиен Л.К. Комплексная переработка отходов рисового производства с одновременным получением диоксида кремния, лигнина и целлюлозы // Проблемы региональной экологии. - 2019. -№ 2. - С. 5-11. Б01: 10.24411/1728-323Х-2019-12005
15. Эколого-экономическая оценка комплексной схемы переработки рисовой шелухи / О.Д. Арефьева, Е.С. Сединкина, Л.А. Земнухова, К.В. Смиц-ких // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. -2020. - № 6(214). - С. 91-98. Б01: 10.37102/08697698.2020.214.6.011
16. Исследование структурных особенностей и емкостных параметров углеродных материалов на основе карбонизованной рисовой шелухи / З.А. Мансуров, А.П. Никитин, Г.Ю. Сименюк [и др.] // Химия в интересах устойчивого развития. - 2020. - Т. 28, № 4. - С. 407-416. Б01: 10.15372/КШИ2020245
17. Просвирников Д.Б., Сафин Р.Р., Козлов Р.Р. Исследование физико-химических свойств и структуры лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой // Деревообрабатывающая промышленность. - 2019. - № 2. - С. 60-71.
18. Артемов А. В., Ершова А. С., Власов Н. Г. Исследование свойств пластиков без добавления связующих веществ на основе фитомассы бурых водорослей // Международный научно-исследовательский журнал. - 2022. -№ 8(122). Б01: 10.23670/1Ю.2022.122.38
19. Исследование превращений содержащегося в растительном сырье лигнина как естественного связующего при получении пластика в закрытых пресс-формах / А.В. Артемов, В.Г. Бурындин, П.С. Кривоногов [и др.] // Клеи. Герметики. Технологии. - 2022. - № 9. - С. 8-15. Б01: 10.31044/1813-7008-2022-9-8-15
20. Минин А.Н. Технология термопьезопластиков. - М.: Лесная промышленность, 1965. - 296 с.
21. Плитные материалы и изделия из древесины и других одресневев-ших остатков без добавления связующих / под ред. В.Н. Петри. - М.: Лесная промышленность, 1976. - 360 с.
22. Доронин Ю.Г., Мирошнеченко С.Н., Шулепов И.А. Древесные пресс-массы (технология производства, применение). - М.: Лесная промышленность, 1980. - 112 с.
23. Синтез и свойства фенолоформальдегидных смол из продуктов термической переработки древесины / А.И. Валиуллина, А.Н. Грачев, А.Р. Ва-леева [и др.] // Клеи. Герметики. Технологии. - 2022. - № 5. - С. 2-11. Б01: 10.31044/1813-7008-2022-0-5-2-111
24. Шарыгина Н.Н., Резников В.М., Елкин В.В. Реакционная способность лигнина. - М.: Наука, 1976. - 368 с.
25. Получение, свойства и применение модифицированной древесины. -Рига: Зинатне, 1973. - 138 с.
26. Получение целлюлозы щелочно-окислительно-органосольвентным способом / А.В. Вураско, Б.Н. Дрикер, Э.В. Мертин, Г.В. Астратова // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 11-3. - С. 586-592.
References
1. Nassar M.M.A., Alzebdeh K.I., Pervez T. [et al.] Progress and challenges in sus-tainability, compatibility, and production of eco-composites: a state-of-art review. J. Appl. Polymer Science, 2021, рр. 1-31. DOI: 10.1002/app.51284
2. Chan C.M., Vandi L.-J., Pratt S. [et al.] Composites of wood and biodegradable thermoplastics: a review. Polymer Reviews, 2018, no. 58, рр. 444-494.
3. Susoeva I. V., Vakhnina T. N., Titunin A. A., Rumyantseva V. E. Processing factors and properties of thermal insulation boards made of plant fillers. Russian Forestry Journal, 2022, no. 4 (388), рр. 185-197. DOI 10.37482/05361036-2022-4-185-197.
4. Maslakova T., Vurasko A., Pervova I. [et al.] Study of technical cellulose as a matrix-sorbent to develop express analytical system for water safety control. Khimija Rastitel'nogo Syr'ja, 2021, no. 4, рр. 351-359. DOI 10.14258/jcprm.2021049485.
5. Svyatchenko A.V., Sapronova Zh. A., Sverguzova S. V. [et al.] Opre-delenie optimal'nykh parametrov modifikatsii tselliulozosoderzhashchego sorb-tsionnogo materiala (listovogo kashtanovogo opada). [Determination of optimal parameters of modification of cellulose-containing sorption material (chestnut leaf litter)] Bulletin of Kamchatka State Technical University, 2020, no. 52, pp. 40-49. DOI 10.17217/2079-0333-2020-52-40-49.
6. Vasilyeva A. A., Kutpanova T. S., Panova T. M. Izuchenie vliianiia biologicheski aktivnykh veshchestv kornei imbiria na metabolizm drozhzhei Sac-charomyces cerevisiae. [Study of the effect of biologically active substances of ginger roots on the metabolism of yeast Saccharomyces cerevisiae]. PNRPU Chemical technology and biotechnology Bulletin, 2020, no.4, pp.54-64. DOI 10.15593/2224-9400/2020.4.05.
7. Shchegolev A. A., Biktimirova O. E., Startse-va L. G., Yuryev Yu. L. Kriokhimicheskaia pererabotka plodov oblepikhi krushinovidnoi s polucheniem funktsional'nykh produktov pitaniia [Cryochemical processing of buckthorn buckthorn fruits to obtain functional food products]. Forests of Russia and their economy in them, 2021, no. 1(76), рp. 53-57.
8. Buryndin V. G., Vurasko A.V., Glukhikh V. V. [et al.] Poluchenie polimernykh materialov iz vtorichnogo lignotselliuloznogo syr'ia [Obtaining polymer materials from secondary lignocellulose raw materials]. Yekaterinburg, Ural State Forestry Engineering university, 2022, 188 p. ISBN 978-5-94984-825-8.
9. Sadritdinov A. R., Khusnullin A. G., Zarova E. M, Zakharov V. P. Polimernye kompozity na osnove vtorichnogo sopolimera propilena s etilenom, napolnennogo risovoi shelukhoi [Polymer composites based on a secondary copolymer of propylene with ethylene filled with rice husk]. Chemical industry today, 2021, no. 1, pp. 22-27.
10. Poddenezhny E. N., Drobyshevskaya N. E., Boyko A. A. [et al.] Osobennosti formirovaniia biorazlagaemykh kompozitov, napolnennykh risovoi luzgoi [Features of the formation of biodegradable composites filled with rice husk]. Bulletin of the Gomel State Technical University named after P.O. Sukhoi, Belarus, 2021, no. 4(87), pp. 50-57.
11. Chirkov D. D., Kudryavtsev A.D., Zakharov P. S. [et al.] Polimernye kompozitsionnye materialy na osnove poliuretana i shelukhi ovsa [Polymer composite materials based on polyurethane and oat husks]. Derevoobrabatyvaiushchaia promyshlennost', 2021, no. 1, pp. 90-98.
12. Shabarin A. A., Kuzmin A.M., Shabarin I. A., Butyaykin V. V. Polimernye kompozity na osnove poliolefinov i tonko izmel'chennoi iach-mennoi solomy [Polymer composites based on polyolefins and finely ground barley straw]. Ecology and industry of Russia, 2022, vol. 26. no. 7, pp. 4-9. DOI 10.18412/18160395-2022-7-4-9.
13. Lysenko Yu. A., Chuev I. N., Hrisonidi V. A. Problemy i perspektivy risovodstva na primere Krasno-darskogo kraia i Respubliki Adygeia [Problems and prospects of rice farming on the example of the Krasnodarsky Krai and the Republic of Adygea]. Fundamental research, 2019, no. 4, pp. 66-70.
14. Ngia N. H., Zenitova L. A., Zien L. K. Kompleksnaia pererabotka otkhodov risovogo proizvodstva s odnovremennym polucheniem dioksida kremniia, lignina i tselliulozy [Complex processing of rice production waste with simultaneous production of silicon dioxide, lignin and cellulose]. Problemy regional'noi ekologii,
2019, no. 2, pp. 5-11. DOI 10.24411/1728-323X-2019-12005.
15. Arefyeva O. D., Sedinkina E. S., Zemnukhova L. A., Smitskikh K. V. Ekologo-ekonomicheskaia otsenka kompleksnoi skhemy pererabotki risovoi shelukhi [Ecological and economic assessment of a complex scheme for processing rice husks]. Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of Sciences,
2020, no. 6 (214), pp. 91-98. DOI 10.37102/08697698.2020.214.6.011.
16. Mansurov Z. A., Nikitin A. P., Simenyuk G. Yu. [et al.] Issledovanie strukturnykh osobennostei i emkostnykh parametrov uglerod-nykh materialov na osnove karbonizovannoi risovoi shelukhi [Investigation of structural features and capacitance parameters of carbon materials based on carbonized rice husks]. Chemistry for sustainable development, 2020, vol. 28, no. 4, pp. 407-416. DOI 10.15372/KhUR2020245.
17. Prosvirnikov D. B.,. Safin R. R, Kozlov R. RIssledovanie fiziko-khimicheskikh svoistv i struktury lignotselliuloznogo materiala, aktivirovannogo parovzryvnoi obrabotkoi [Investigation of physico-chemical properties and structure
of lignocellulose material activated by steam blasting]. Derevoobrabatyvaiushchaia promyshlennost', 2019, no. 2, рр. 60-71.
18. Artemov A.V., Ershova A. S., Vlasov N. G. Issledovanie svoistv plastikov bez dobavleniia sviazuiushchikh veshchestv na osnove fitomassy burykh vodoroslei [Vlasov Investigation of the properties of plastics without the addition of binders based on brown algae phytomass]. International Scientific of Research Journal, 2022, no. 8(122). DOI 10.23670/IRJ.2022.122.38.
19. Artemov A.V., Buryndin V. G., Krivonogov P. S. [et al.] ssledovanie prevrashchenii soderzhashchegosia v rastitel'nom syr'e lignina kak estestvennogo sviazuiushchego pri poluchenii plastika v zakrytykh press-formakh [Investigation of transformations of lignin contained in vegetable raw materials as a natural binder in the production of plastic in closed molds]. Klei. Germetiki. Tekhnologii, 2022, no. 9, рр. 8-15. DOI 10.31044/1813-7008-2022-9-8-15.
20. Minin A.N. Tekhnologiia termop'ezoplastikov [Technology of thermopie-zoplastics]. Moskow, Forest industry, 1965, 296 р.
21. Plitnye materialy i izdeliia iz drevesiny i drugikh odresnevevshikh ostat-kov bez dobavleniia sviazuiushchikh pod red. V.N.Petri [Plate materials and products made of wood and other desalinated remains without the addition of binders edited by V.N.Petri]. Moscow, Forest industry, 1976, 360 p.
22. Doronin Yu. G., Miroshnechenko S.N., Shulepov I.A. Drevesnye press-massy (tekhnologiia proizvodstva, primenenie) [Wood press masses (production technology, application)]. Moskow, Forest industry, 1980, 112 p.
23. Valiullina A. I., Grachev A. N., Valeeva A. R. [et al.] Sintez i svoistva fenoloformal'degidnykh smol iz produktov termicheskoi pererabotki drevesiny [Synthesis and properties of phenol-formaldehyde resins from products of thermal processing of wood]. Klei. Germetiki. Tekhnologii, 2022, no. 5, pp. 2-11. DOI 10.31044/1813-7008-2022-0-5-2-111.
24. Sharygina N.N., Reznikov V.M., Elkin V.V. Reaktsionnaia sposobnost' lignin [Reactivity of the league]. Moscow, Nauka, 1976, 368 p.
25. Poluchenie, svoistva i primenenie modifitsirovannoi drevesiny [Production, properties and application of modified wood]. Riga, Zinatne, 1973, 138 p.
26. Vurasko A.V., Driker B. N., Mertin E. V., Astratova G. V. Poluchenie tselliulozy shchelochno-okislitel'no-organosol'ventnym sposobom [Obtaining cellulose by the alkaline-oxidative-organosolvent method]. Fundamental research, 2012, no. 11-3, рр. 586-592.
Об авторах
Артемов Артем Вячеславович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров» Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37/5; e-mail: [email protected]).
Вураско Алеся Валерьевна - доктор технических наук, профессор кафедры «Технологии целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров» Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37/5; e-mail: [email protected]).
Ершова Анна Сергеевна - аспирант кафедры «Технологии целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров» Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37/5; [email protected]).
About the authors
Artyom V. Artyomov (Yekaterinburg, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor of Department Technology pulp and paper industries and polymer processing of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «The Ural State Forest Engineering University» (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100; e-mail: [email protected]).
Alesia V. Vurasko (Yekaterinburg, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor of Department Technology pulp and paper industries and polymer processing, Ural State Forest Engineering University (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100; e-mail: [email protected]).
Anna S. Ershova (Yekaterinburg, Russian Federation) - Postgraduate Student of Department of Technology pulp and paper industries and polymer processing, Ural State Forest Engineering University (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100; e-mail: [email protected]).
Поступила: 31.01.2023
Одобрена: 15.02.2023
Принята к публикации: 15.03.2023
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках научного проекта "FEUG-2020-0013".
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Артемов, А.В. Исследование влияния предварительной химической обработки исходного пресс-сырья для получения пластика без связующего на основе шелухи риса / А.В. Артемов, А.В. Вураско, А.С. Ершова // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. -2023. - № 1. - С. 61-76.
Please cite this article in English as:
Artyomov A. V., Vurasko A.V., Ershova A.S. Investigation of the effect of preliminary chemical treatment of the initial press raw materials for the production of plastic without resins based on rice husk. Bulletin of PNRPU. Chemical Technology and Biotechnology, 2023, no. 1, pp. 61-76 (In Russ).
